JP2556055B2 - 活線絶縁診断装置 - Google Patents
活線絶縁診断装置Info
- Publication number
- JP2556055B2 JP2556055B2 JP62242247A JP24224787A JP2556055B2 JP 2556055 B2 JP2556055 B2 JP 2556055B2 JP 62242247 A JP62242247 A JP 62242247A JP 24224787 A JP24224787 A JP 24224787A JP 2556055 B2 JP2556055 B2 JP 2556055B2
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- Japan
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- deterioration
- insulating layer
- remaining life
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- optical fiber
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- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、実動機器の運転を停止することなく絶縁の
劣化度を連続監視し、電気機器絶縁の劣化度や余寿命を
求める活線絶縁診断装置に関する。
劣化度を連続監視し、電気機器絶縁の劣化度や余寿命を
求める活線絶縁診断装置に関する。
電気機器の絶縁は、熱，放電，その他の因子により劣
化し、究極的には絶縁破壊に至る。そのため、電気機の
信頼性ひいては電気機器を装備した設備の信頼性を維持
するため、予防・保全の一環として定期的に運転を停止
して絶縁診断を行うことが多い。
化し、究極的には絶縁破壊に至る。そのため、電気機の
信頼性ひいては電気機器を装備した設備の信頼性を維持
するため、予防・保全の一環として定期的に運転を停止
して絶縁診断を行うことが多い。
ところが、従来から行われている直流試験法，交流電
流試験法，誘電正接試験法，部分放電試験法等の電気的
試験による絶縁診断法では、被測定機器の定格電圧まで
の試験電圧しか印加できないため、得られる諸特性の変
化は小さい。しかも、その試験結果は、試験時の環境条
件、特に湿度の影響を受けるため、絶縁劣化との安定し
た対応がとれないまま、経験的に劣化状況を推測してい
るに過ぎない。また、機器の運転を停止させて測定を行
うことから、劣化状況を連続的に監視することもできな
い。
流試験法，誘電正接試験法，部分放電試験法等の電気的
試験による絶縁診断法では、被測定機器の定格電圧まで
の試験電圧しか印加できないため、得られる諸特性の変
化は小さい。しかも、その試験結果は、試験時の環境条
件、特に湿度の影響を受けるため、絶縁劣化との安定し
た対応がとれないまま、経験的に劣化状況を推測してい
るに過ぎない。また、機器の運転を停止させて測定を行
うことから、劣化状況を連続的に監視することもできな
い。
これらの問題を解決するために、高圧機器の絶縁層の
表面に電極を設置し、絶縁破壊の前駆現象としての部分
放電パルスを、機器の運転を停止することなく連続的に
検出する方法や、絶縁層に超音波発振子を埋設し、超音
波探傷により絶縁劣化を連続的に検出する方法等が提案
されている。
表面に電極を設置し、絶縁破壊の前駆現象としての部分
放電パルスを、機器の運転を停止することなく連続的に
検出する方法や、絶縁層に超音波発振子を埋設し、超音
波探傷により絶縁劣化を連続的に検出する方法等が提案
されている。
しかし、これらの方法は、導電性の材料を絶縁層の表
面に設置したり、導電性の材料を絶縁層の内部に埋設
し、リードを取り出しているため、絶縁に悪影響を及ぼ
す場合がある。また、絶縁劣化との対応も未だ充分でな
い。
面に設置したり、導電性の材料を絶縁層の内部に埋設
し、リードを取り出しているため、絶縁に悪影響を及ぼ
す場合がある。また、絶縁劣化との対応も未だ充分でな
い。
更に、接地線に流れる漏洩電流を連続的に検出する方
法も提案されているが、機器の運転電圧下での上方であ
り、その変化は小さい。
法も提案されているが、機器の運転電圧下での上方であ
り、その変化は小さい。
このように、従来の方法は、試験中の機器の運転を停
止しなければならないこと、実際の絶縁劣化との対応が
採れないこと等、種々の問題を含むものである。
止しなければならないこと、実際の絶縁劣化との対応が
採れないこと等、種々の問題を含むものである。
本発明は、これらの問題を解消し、電気機器等の保全
における修理や更新等の処理を、データベースに信頼度
高く行うことができる活線絶縁診断装置を提供すること
を目的とする。
における修理や更新等の処理を、データベースに信頼度
高く行うことができる活線絶縁診断装置を提供すること
を目的とする。
本発明の活線絶縁診断装置は、その目的を達成するた
め、絶縁層の内部又は外周に設けた照明用光ファイバー
及び受光用光ファイバーを備えた光検出プローブと、前
記光検出プローブに接続された標準光源と、前記受光用
光ファイバーに接続され標準光の波長に対応した被測定
面からの反射光を受光する光電変換素子と、該光電変換
素子の出力が入力される表色演算部からなる測色システ
ムと、 予め求めておいた色の変化と前記絶縁層の劣化度との
関係を記憶した函数発生部と、 該函数発生部からの出力と前記測色システムの表色演
算部からの出力に基づいて、前記絶縁層の劣化度及び余
寿命を算出する劣化度・余寿命演算部と、 該劣化度・余寿命演算部による劣化度・余寿命の演算
結果に基づき所定の信号を発生する警報・表示部とを備
えていることを特徴とする。
め、絶縁層の内部又は外周に設けた照明用光ファイバー
及び受光用光ファイバーを備えた光検出プローブと、前
記光検出プローブに接続された標準光源と、前記受光用
光ファイバーに接続され標準光の波長に対応した被測定
面からの反射光を受光する光電変換素子と、該光電変換
素子の出力が入力される表色演算部からなる測色システ
ムと、 予め求めておいた色の変化と前記絶縁層の劣化度との
関係を記憶した函数発生部と、 該函数発生部からの出力と前記測色システムの表色演
算部からの出力に基づいて、前記絶縁層の劣化度及び余
寿命を算出する劣化度・余寿命演算部と、 該劣化度・余寿命演算部による劣化度・余寿命の演算
結果に基づき所定の信号を発生する警報・表示部とを備
えていることを特徴とする。
電気機器の絶縁劣化は、主として熱劣化によりもたら
される。一般に、絶縁層の熱劣化による化学構造量の変
化は、化学反応速度論に従い、絶縁材料の色の変化は化
学構造量で一義的に定まる。
される。一般に、絶縁層の熱劣化による化学構造量の変
化は、化学反応速度論に従い、絶縁材料の色の変化は化
学構造量で一義的に定まる。
そこで、熱劣化による絶縁材料の化学構造量Ｘの変化
が化学反応速度論に従うとすれば、化学構造量Ｘは、次
式（１）で表される。
が化学反応速度論に従うとすれば、化学構造量Ｘは、次
式（１）で表される。
ここで、ｔは劣化時間,Aは頻度因子，ΔＥは活性化エ
ネルギー,Rはガス定数,Tは劣化の絶対温度,g（Ｘ）は反
応機構を表す函数である。
ネルギー,Rはガス定数,Tは劣化の絶対温度,g（Ｘ）は反
応機構を表す函数である。
絶縁材料の劣化が時間０からｔまで進み、化学構造量
がX0からＸまで変化したとして、式（１）を積分する
と、次式（２）が得られる。
がX0からＸまで変化したとして、式（１）を積分する
と、次式（２）が得られる。
この式（２）における右辺の積分は、時間の次元とな
ることから、換算時間θと呼ばれている。
ることから、換算時間θと呼ばれている。
したがって、式（２）は、次のよう書き換えられる。
他方、反応機構を表す函数ｇ（Ｘ）と頻度因子Ａが一
定の劣化領域では、種々の温度条件下で劣化が生じて
も、換算時間θが等しければ化学構造量Ｘの変化も等し
くなり、次式（５）が成立する。
定の劣化領域では、種々の温度条件下で劣化が生じて
も、換算時間θが等しければ化学構造量Ｘの変化も等し
くなり、次式（５）が成立する。
θ＝ｆ（Ｘ） ……（５） 更に、絶縁材料の色を定量的に表す値、すなわち表色
値Ｐが化学構造で一義的に定まるとすると、 Ｐ＝ｈ（Ｘ） ……（６） となり、換算時間θと表色値Ｐとの間に次式（７）が成
立する。
値Ｐが化学構造で一義的に定まるとすると、 Ｐ＝ｈ（Ｘ） ……（６） となり、換算時間θと表色値Ｐとの間に次式（７）が成
立する。
θ＝ｆ｛h-1（Ｐ）｝ ……（７） したがって、絶縁材料の表色値Ｐの変化を測定するこ
とによって、熱劣化度の尺度となる換算時間θを求める
ことができる。更に、予め求めておいた同一絶縁構成の
寿命点での換算時間をθｅとするとき、色の変化から求
めた換算時間θとの差Δθが余寿命に相当する換算時間
となる。すなわち、この余寿命Δθは、次式（８）で表
される。
とによって、熱劣化度の尺度となる換算時間θを求める
ことができる。更に、予め求めておいた同一絶縁構成の
寿命点での換算時間をθｅとするとき、色の変化から求
めた換算時間θとの差Δθが余寿命に相当する換算時間
となる。すなわち、この余寿命Δθは、次式（８）で表
される。
この式（８）みられるように、余寿命は、温度と時間
の函数として求められる。したがって、時間ｔ以降の温
度条件が定まれば、余寿命の時間Δｔ（＝te−ｔ）を求
めることができる。
の函数として求められる。したがって、時間ｔ以降の温
度条件が定まれば、余寿命の時間Δｔ（＝te−ｔ）を求
めることができる。
以下に、回転機絶縁線輪の絶縁層内に光検出プローブ
を埋設し、絶縁層内に含浸された樹脂の熱劣化に伴う色
の変化による活線絶縁診断装置の実施例により、本発明
を具体的に説明する。
を埋設し、絶縁層内に含浸された樹脂の熱劣化に伴う色
の変化による活線絶縁診断装置の実施例により、本発明
を具体的に説明する。
第１図は本実施例の活線絶縁診断装置の概略図であ
り、第２図はそのＩ−Ｉ線断面図である。
り、第２図はそのＩ−Ｉ線断面図である。
この活線絶縁診断装置では、導体１と保護絶縁層２と
の間の主絶縁層３に光検出プローブ４をセットした後
で、エポキシ樹脂を含浸させている。そして、光検出プ
ローブ４の照明用光ファイバー５を標準光源６に、受光
用光ファイバー７を光電変換素子８に接続し、光電変換
素子８の出力を表色演算部９に入力する。更に予め求め
ておいた色の変化及び絶縁層の劣化度を記憶した函数発
生部10からの出力と表色演算部９からの出力とを劣化度
・余寿命演算部11に入力し、この劣化度・余寿命演算部
11の出力を警報・表示部12に接続している。
の間の主絶縁層３に光検出プローブ４をセットした後
で、エポキシ樹脂を含浸させている。そして、光検出プ
ローブ４の照明用光ファイバー５を標準光源６に、受光
用光ファイバー７を光電変換素子８に接続し、光電変換
素子８の出力を表色演算部９に入力する。更に予め求め
ておいた色の変化及び絶縁層の劣化度を記憶した函数発
生部10からの出力と表色演算部９からの出力とを劣化度
・余寿命演算部11に入力し、この劣化度・余寿命演算部
11の出力を警報・表示部12に接続している。
この構成の活線絶縁診断装置において、機器の運転に
より線輪の温度が上昇すると、主絶縁層３に含浸された
エポキシ樹脂が変色する。この変色状態は、標準光源６
から照明用光ファイバー５を経由した光が主絶縁層３に
照射され、その反射光を受光用光ファイバー７を介して
光電変換素子８に受光することにより、検出することが
できる。
より線輪の温度が上昇すると、主絶縁層３に含浸された
エポキシ樹脂が変色する。この変色状態は、標準光源６
から照明用光ファイバー５を経由した光が主絶縁層３に
照射され、その反射光を受光用光ファイバー７を介して
光電変換素子８に受光することにより、検出することが
できる。
第３図は、主絶縁層３に含浸されたエポキシ樹脂の劣
化による色の変化を、（Ｌ＊,a＊,b＊）表色系における
未劣化エポキシ樹脂の色に対する色差（ΔＥ＊ab）で表
したものである。同図において、○は180℃で、●は200
℃でそれぞれ劣化させた場合の値を示している。
化による色の変化を、（Ｌ＊,a＊,b＊）表色系における
未劣化エポキシ樹脂の色に対する色差（ΔＥ＊ab）で表
したものである。同図において、○は180℃で、●は200
℃でそれぞれ劣化させた場合の値を示している。
第３図から明らかなように、エポキシ樹脂の劣化が進
むにつれて、色差ΔＥ＊abが大きくなる。そして、劣化
の尺度となる換算時間θと色との間には前述の式（７）
で示したように一義的な関係があることから、この色の
変化に基づいて劣化の尺度となる換算時間θを求めるこ
とができる。
むにつれて、色差ΔＥ＊abが大きくなる。そして、劣化
の尺度となる換算時間θと色との間には前述の式（７）
で示したように一義的な関係があることから、この色の
変化に基づいて劣化の尺度となる換算時間θを求めるこ
とができる。
更に、同一絶縁構成での寿命点における換算時間θｅ
を求めておけば、余寿命に相当する換算時間Δθ（＝θ
ｅ−θ）が求まり、以降の温度条件が定まれば式（８）
からの余寿命の時間Δｔ（te−ｔ）を求めることができ
る。たとえば、所定時間稼動後の色差ΔＥ＊abが26であ
るとすると、第３図の曲線Ａからの劣化の換算時間θ
は、1.2×10-8秒となる。
を求めておけば、余寿命に相当する換算時間Δθ（＝θ
ｅ−θ）が求まり、以降の温度条件が定まれば式（８）
からの余寿命の時間Δｔ（te−ｔ）を求めることができ
る。たとえば、所定時間稼動後の色差ΔＥ＊abが26であ
るとすると、第３図の曲線Ａからの劣化の換算時間θ
は、1.2×10-8秒となる。
また、同一絶縁構成の絶縁線輪の耐熱寿命が、155℃
で４×10-4時間であるとすると、寿命点における換算時
間θｅは、式（３）から2.1×10-8秒となる。このとき
の劣化の活性化エネルギーΔＥは、31kcal/molである。
したがって、余寿命の換算時間Δθ（θｅ−θ）は９×
10-9秒となり、引き続き155℃で機器が運転されたとす
ると、式（８）から余寿命の時間Δｔ＝（te−ｔ）は1.
7×104時間となる。
で４×10-4時間であるとすると、寿命点における換算時
間θｅは、式（３）から2.1×10-8秒となる。このとき
の劣化の活性化エネルギーΔＥは、31kcal/molである。
したがって、余寿命の換算時間Δθ（θｅ−θ）は９×
10-9秒となり、引き続き155℃で機器が運転されたとす
ると、式（８）から余寿命の時間Δｔ＝（te−ｔ）は1.
7×104時間となる。
劣化度・余寿命演算部11においてこのような演算を行
い、この結果を警報・表示部12に送り、絶縁層の劣化状
況を知らせる信号を発生する。したがって、作業者は、
この信号によって絶縁層の状態を把握することができ
る。
い、この結果を警報・表示部12に送り、絶縁層の劣化状
況を知らせる信号を発生する。したがって、作業者は、
この信号によって絶縁層の状態を把握することができ
る。
なお、光検出プローブ４用の光ファイバーは絶縁物で
あるので、これを主絶縁層３に埋め込んだことにより絶
縁性が劣化することはない。また、この光検出プローブ
４は絶縁層の外周に取り付けることもでき、表色法とし
ては前述の（Ｌ＊,a＊,b＊）表色系以外の表色系を用い
ることや、標準光の反射光量を直接使用することも可能
である。
あるので、これを主絶縁層３に埋め込んだことにより絶
縁性が劣化することはない。また、この光検出プローブ
４は絶縁層の外周に取り付けることもでき、表色法とし
ては前述の（Ｌ＊,a＊,b＊）表色系以外の表色系を用い
ることや、標準光の反射光量を直接使用することも可能
である。
更に、本発明の活線絶縁診断装置は、電気機器絶縁以
外に使用される材料の熱劣化診断にも適用できる。
外に使用される材料の熱劣化診断にも適用できる。
以上に説明したように、本発明の活線絶縁診断装置に
よれば、絶縁層内に埋設又は絶縁層の外周に取り付けた
光検出プローブで測定した絶縁層の色の変化から、絶縁
層劣化の直接的な情報である劣化の換算時間が得られる
と共に、機器の運転を止めることなく劣化度を電気信号
として連続的に取り出すことができる。そのため、保全
における修理や更新等の処置を、データベースに信頼度
高く且つタイムリーに行うことができる。
よれば、絶縁層内に埋設又は絶縁層の外周に取り付けた
光検出プローブで測定した絶縁層の色の変化から、絶縁
層劣化の直接的な情報である劣化の換算時間が得られる
と共に、機器の運転を止めることなく劣化度を電気信号
として連続的に取り出すことができる。そのため、保全
における修理や更新等の処置を、データベースに信頼度
高く且つタイムリーに行うことができる。
第１図は本発明実施例の活線絶縁診断装置を示す概略図
であり、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線断面図であり、第３図
は色差ΔＥ＊abと換算時間θとの関係を示すグラフであ
る。 1:導体、2:保護絶縁層 3:主絶縁層、4:光検出プローブ 5:照明用光ファイバー、6:標準光源 7:受光用光ファイバー、8:光電変換素子 9:表色演算部、10:函数発生部 11:劣化度・余寿命演算部、12:警報・表示部
であり、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線断面図であり、第３図
は色差ΔＥ＊abと換算時間θとの関係を示すグラフであ
る。 1:導体、2:保護絶縁層 3:主絶縁層、4:光検出プローブ 5:照明用光ファイバー、6:標準光源 7:受光用光ファイバー、8:光電変換素子 9:表色演算部、10:函数発生部 11:劣化度・余寿命演算部、12:警報・表示部
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁層の内部又は外周に設けた照明用光フ
ァイバー及び受光用光ファイバーを備えた光検出プロー
ブと、前記光検出プローブに接続された標準光源と、前
記受光用光ファイバーに接続され標準光の波長に対応し
た被測定面からの反射光を受光する光電変換素子と、該
光電変換素子の出力が入力される表色演算部からなる測
色システムと、 予め求めたおいた色の変化と前記絶縁層の劣化度との関
係を記憶した函数発生部と、 該函数発生部からの出力と前記測色システムの表色演算
部からの出力に基づいて、前記絶縁層の劣化度及び余寿
命を算出する劣化度・余寿命演算部と、 該劣化度・余寿命演算部による劣化度・余寿命の演算結
果に基づき所定の信号を発生する警報・表示部とを備え
ていることを特徴とする活線絶縁診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62242247A JP2556055B2 (ja) | 1987-09-26 | 1987-09-26 | 活線絶縁診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62242247A JP2556055B2 (ja) | 1987-09-26 | 1987-09-26 | 活線絶縁診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6484162A JPS6484162A (en) | 1989-03-29 |
| JP2556055B2 true JP2556055B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=17086432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62242247A Expired - Lifetime JP2556055B2 (ja) | 1987-09-26 | 1987-09-26 | 活線絶縁診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556055B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002025839A (ja) * | 2000-07-04 | 2002-01-25 | Fuji Electric Co Ltd | 油入電器の劣化診断装置 |
| CN101925420A (zh) * | 2008-04-24 | 2010-12-22 | 东芝三菱电机产业***株式会社 | 感应加热装置的劣化诊断装置 |
| KR101012462B1 (ko) * | 2008-09-09 | 2011-02-08 | 한국전력공사 | 초음파 스캐닝을 이용한 몰드변압기 에폭시 절연물 절연 진단방법 |
| EP3382378B1 (en) * | 2017-03-29 | 2022-10-26 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Optical monitoring |
-
1987
- 1987-09-26 JP JP62242247A patent/JP2556055B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6484162A (en) | 1989-03-29 |
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